烷烃直接脱氢是工业制烯烃的重要途径,Pt基催化剂是工业上最常用的催化体系,但却面临着催化剂失活的重要挑战。常见的失活机制往往包括金属颗粒的烧结,催化剂表面的积碳等。在排除这些机理以外,在PtZn等Pt基合金催化体系中,往往还存在着反应初期快速失活的现象。因此解析该过程的失活机制以及提出全新应对策略对于设计高稳定性的丙烷脱氢催化剂至关重要。 近日,浙江工业大学化工学院李小年、朱艺涵教授团队在该方面取得重要进展。以负载PtZn合金催化剂为研究对象,结合电子显微镜技术和原位谱学技术从微结构视角揭示了该类合金催化剂失活的新机制。该非经典失活机制来自于反应条件下Zn在合金中的自发迁移所诱导的PtZn到Pt3Zn相变。基于对相关失活微观机制的认知提升,研究团队提出了载体-金属界面化学微环境的调控策略,并通过削弱表面羟基和金属的相互作用力,成功抑制了合金相中Zn的迁移,最终在丙烷脱氢的过程中大幅缓解了催化剂由非经典失活机理带来的失效现象。
图1 . 催化剂失活机制示意图,A, 常见的失活机制;B,为非经典失活机制;C,调控策略 图2. 电子显微镜技术识别活性相迁移机制 图3. 迁移机制和调控策略示意图以及丙烷脱氢稳定性测试 论文信息 Non-Classical Deactivation Mechanism in a Supported Intermetallic Catalyst for Propane Dehydrogenation Jinshu Tian, Ru Kong, Bin Deng, Yi Cheng, Kerou Hu, Zhangnan Zhong, Tulai Sun, Mingwu Tan, Luwei Chen, Jia Zhao, Yong Wang, Xiaonian Li, Yihan Zhu Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202409556